JPH10260402A

JPH10260402A - 半透過反射型液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH10260402A
Application number: JP9188503A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okumura; 治奥村; Tsuyoshi Maeda; 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1998-09-29
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JP3633215B2

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型表示でも透過型表示でも、明るくコント
ラストが高い半透過反射型液晶装置を提供する。【解決手段】少なくとも、所定の直線偏光成分を吸収し
残りの偏光成分を透過する吸収型偏光板５０１と、液晶
セルと、所定の直線偏光成分を反射し残りの偏光成分を
透過する反射型偏光板５０５と、光源５０６とを備えた
半透過反射型液晶装置であって、前記吸収型偏光板側か
ら入射し、前記液晶セルの非選択領域を通過した光が、
少なくとも前記光源の最大強度波長において、概ね直線
偏光状態にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半透過反射型液晶装
置に関し、さらに、この半透過反射型液晶装置を搭載し
た携帯電話、ウォッチ、携帯情報機器等の電子機器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置は基本的に受光型の表示装置で
あるから、これを暗闇で観察するためには、何らかの補
助光源が必要である。そこで液晶セル背面に光源を配置
し、必要に応じて反射型表示と透過型表示を切り替えて
使う方式が考案された。これが半透過反射型液晶装置で
ある。

【０００３】従来の半透過反射型液晶装置の構成を図１
４を用いて説明する。図１４において、１４０１は上側
偏光板、１４０２は位相差フィルム、１４０３は上側ガ
ラス基板、１４０４は透明電極、１４０５は液晶層、１
４０６はシール部、１４０７は下側ガラス基板、１４０
８は下側偏光板、１４０９は半透過反射板（ハーフミラ
ー）、１４１０は導光板、１４１１は光源である。半透
過反射板１４０９は、例えば特開昭５５−８４９７５号
公報に開示されているような、樹脂中にパール顔料ビー
ズを分散したシートであり、入射光量の７０％を反射し
３０％を透過する（別のタイプでは５０％を反射し５０
％を透過する）性質がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半透過反射型液晶装置は、半透過反射板を利用して
いるために、反射型表示が暗く（通常の反射型液晶装置
と比べても５０％〜７０％程度の明るさ）、しかもバッ
クライト光の利用効率が低いために透過型表示も暗いと
いう課題があった。

【０００５】そこで本発明は、反射型表示でも透過型表
示でも、明るくコントラストが高い半透過反射型液晶装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半透過反
射型液晶装置は、少なくとも、所定の直線偏光成分を吸
収し残りの偏光成分を透過する吸収型偏光板と、透明電
極を備えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る液晶
セルと、所定の直線偏光成分を反射し残りの偏光成分を
透過する反射型偏光板と、光源とを備え、これらを前記
の順に配置した半透過反射型液晶装置であって、前記吸
収型偏光板側から入射し、前記液晶セルの非選択領域を
通過した光が、少なくとも前記光源の最大強度波長にお
いて、直線偏光状態にあることを特徴とする。吸収型偏
光板、反射型偏光板については、実施例において詳述す
る。非選択領域とは、全く電圧が印加されていない領
域、あるいはマルチプレックス駆動やアクティブマトリ
クス駆動における非選択電圧（最小電圧）が印加されて
いる領域を指す。光源とは、狭義には冷陰極管やＬＥＤ
等の発光体であるが、広義には導光板等を備えたバック
ライトシステム全体を指すことがある。ここでは後者で
ある。また直線偏光状態とは、完全な直線偏光状態に限
らずわずかに楕円偏光になった状態をも指す。その範囲
は、楕円率にして０．２３以下、望ましくは０．１０以
下である。楕円率が０．２３以上であると、その波長に
おけるコントラストが１：２０を下回る（透過型表示の
場合）。半透過反射型液晶装置といえども、透過型表示
の際には少なくとも１：２０のコントラスト比が要求さ
れるから、０．２３以下の楕円率は最低必要条件であ
る。しかしながら他にも偏光板の偏光度や種々の散乱
等、コントラストを下げる要因が多数存在するため、
０．１０以下の楕円率であることが望ましい。楕円率が
０．１０以下であると、その波長において１：１００の
コントラストが確保できる。このように構成したため、
請求項１記載の半透過反射型液晶装置は、反射型表示、
透過型表示ともに明るく、しかも透過型表示において高
いコントラストが得られるという利点がある。

【０００７】請求項２記載の半透過反射型液晶装置は、
請求項１記載の半透過反射型液晶装置であって、前記吸
収型偏光板側から入射し、前記液晶セルの選択領域を通
過した光が、少なくとも波長５５０ｎｍにおいて、概ね
直線偏光状態にあることを特徴とする。ここで５５０ｎ
ｍという波長は、人間の視感度が最も高い光の波長であ
る。このように構成したため、請求項２記載の半透過反
射型液晶装置は、反射型表示においても高いコントラス
トが得られるという利点がある。

【０００８】請求項３記載の半透過反射型液晶装置は、
請求項１または請求項２記載の半透過反射型液晶装置で
あって、前記吸収型偏光板と反射型偏光板の間に、前記
液晶組成物の他に少なくとも１枚の光学的異方体を備え
たことを特徴とする。光学的異方体としては、一般的に
は延伸フィルムのような位相差フィルムが好適だが、高
分子液晶フィルムや、液晶セルを用いても良い。このよ
うに構成したため、請求項３記載の半透過反射型液晶装
置は、比較的広い波長範囲で、前記液晶セルを通過した
光が直線偏光になり、特に反射型表示の色付きが小さく
なるという利点がある。

【０００９】請求項４記載の半透過反射型液晶装置は、
請求項１乃至請求項３記載の半透過反射型液晶装置であ
って、前記液晶組成物が液晶セル内で１８０度以上２７
０度以下ねじれた配向をしていることを特徴とする。こ
れはいわゆるＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチ
ック）という液晶モードであり、高デューテイのマルチ
プレックス駆動を行っても高いコントラストが得られる
という特徴がある。ツイスト角の下限は電圧透過率特性
が十分な急峻性を持つ角度から、また上限はヒステリシ
スや配向不良が生じない角度から制限される。本発明の
効果は、特にこのＳＴＮモードを利用する際に顕著であ
る。何故ならば、ＳＴＮモードは複屈折干渉を利用する
ため、旋光性を利用するＴＮ（ツィステッド・ネマチッ
ク）モードと比べて、光の波長による特性の違いが大き
いからである。

【００１０】請求項５記載の半透過反射型液晶装置は、
請求項１乃至請求項４記載の半透過反射型液晶装置であ
って、前記反射型偏光板が前記光源の最大強度波長で９
５％以上、望ましくは９９％以上、９９．９５％以下の
偏光度を有することを特徴とする。偏光度が９５％未満
であると、その波長におけるコントラストが１：２０を
下回る。偏光度が９９％未満であると、その波長におけ
るコントラストが１：１００を下回る。偏光度が９９．
９５％以上であるとコントラストは十分であるが、透過
率が低くなる。このように構成したため、請求項５記載
の半透過反射型液晶装置は、透過型表示において高いコ
ントラストが得られるという利点がある。

【００１１】請求項６記載の半透過反射型液晶装置は、
請求項１乃至請求項５記載の半透過反射型液晶装置であ
って、前記光源の最大強度波長が、緑色以外の光の波長
であることを特徴とする。このように構成したため、請
求項６記載の半透過反射型液晶装置は、暗闇ではなく周
囲光が十分ある環境における視認性が向上するという利
点がある。また光源が着色しているということ自体、透
過型表示時における高コントラスト設計において有利で
ある。

【００１２】請求項７記載の電子機器は、請求項１乃至
請求項６記載の半透過反射型液晶装置を、表示部として
備えたことを特徴とする。このように構成したため、請
求項７記載の電子機器は、直射日光下でも暗闇でも明る
く高コントラストな表示が可能な上に、消費電力も低い
という利点がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１４】（実施例１）図１は本発明の請求項１乃至
請求項６記載の発明に係る半透過反射型液晶装置の構造
の要部を示す図である。まず構成を説明する。図１にお
いて、１０１は吸収型偏光板、１０２は位相差フィル
ム、１０３は上側ガラス基板、１０４は透明電極、１０
５は液晶層、１０６はシール部、１０７は下側ガラス基
板、１０８は光散乱板、１０９は反射型偏光板、１１０
は半光吸収板、１１１は導光板、１１２は光源である。
１０１と１０２、１０２と１０３、１０７と１０８、１
０８と１０９は、それぞれ互いに糊で接着している。ま
た上下の透明電極１０４の間は広く離して描いてある
が、これは図を明解にするためであって、実際には数μ
ｍから十数μｍの狭いギャップを保って対向している。
なお図示した構成要素以外にも、液晶配向膜や絶縁膜、
アンチグレア膜、スペーサー・ボール、ドライバーＩ
Ｃ、駆動回路等の要素も不可欠であるが、これらは本発
明を説明する上で特に必要が無く、却って図を複雑にし
理解し難くする恐れがあるため、省略した。

【００１５】次に各構成要素について順に説明する。吸
収型偏光板１０１は所定の直線偏光成分を吸収し、それ
以外の偏光成分を透過する機能を有している。これは現
在最も一般に利用されているタイプの偏光板であって、
ヨウ素等のハロゲン物質や二色性染料を高分子フィルム
に吸着させて作製する。

【００１６】位相差フィルム１０２は、例えばポリカー
ボネート樹脂の一軸延伸フィルムであって、ＳＴＮ型液
晶装置の表示の着色を補償するために利用される。

【００１７】液晶層１０５は１８０度以上２７０以下の
角度ねじれたネマチック液晶組成物から成る。ねじれ角
は上下ガラス基板表面における配向処理の方向と、液晶
に添加するカイラル剤の分量で決定する。

【００１８】光散乱板１０８には、型押ししたプラスチ
ック板や、ビーズを分散したプラスチック板等が利用で
きる。また１０７と１０９を直接接着し、その接着層中
にビーズを混入して光散乱板の代わりとしても良い。光
散乱板は、鏡面に近い反射型偏光板の反射光を適度に拡
散させる目的で配置するが、無くても表示が可能であ
る。またその位置は、１０７と１０９の間以外にも、１
０５に接した位置、１０２と１０３の間や１０１の上面
であっても良い。

【００１９】反射型偏光板１０９としては、複屈折性の
誘電体多層膜を利用した。この複屈折性の誘電体多層膜
は、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分
を透過する機能を有する。このような反射型偏光板につ
いては、国際公開された国際出願（国際出願の番号：Ｗ
Ｏ９５／１７３０３、ＷＯ９５／１７６９１、ＷＯ９５
／１７６９２、ＷＯ９５／１７６９９、ＷＯ９５／２７
９１９、ＷＯ９６／１９３４７、ＷＯ９７／０１４３
９、ＷＯ９７／０１４４０、ＷＯ９７／０１６１０、Ｗ
Ｏ９７／０１７２６、ＷＯ９７／０１７７４、ＷＯ９７
／０１７７８、ＷＯ９７／０１７８０、ＷＯ９７／０１
７８１、ＷＯ９７／０１７８８、ＷＯ９７／０１７８
９、ＷＯ９７／０７６５３）に開示されている。またこ
のような反射型偏光板は３Ｍ社からＤ−ＢＥＦ（商品
名）として発売されており、一般に入手可能である。

【００２０】反射型偏光板の構成と機能について、図２
を用いて説明する。反射型偏光板は、図２に示すよう
に、二種類の高分子層２０１、２０２を交互に積層して
成る。二種類の高分子は、一つは光弾性率が大きい材料
から、もう一つは光弾性率が小さい材料から選ばれる
が、その際に両者の常光線の屈折率が概ね等しくなるよ
う留意する。さて、光弾性率の大きい材料としてＰＥＮ
（２，６−ポリエチレン・ナフタレート）を、小さい材
料としてｃｏＰＥＮ（７０−ナフタレート／３０−テレ
フタレート・コポリエステル）を選んだとしよう。両フ
ィルムを交互に積層し、図２の直交座標系２０３のｘ軸
方向に適度に延伸したところ、ｘ軸方向の屈折率がＰＥ
Ｎ層において１．８８、ｃｏＰＥＮ層において１．６４
となった。またｙ軸方向の屈折率はＰＥＮ層でもｃｏＰ
ＥＮ層でもほぼ１．６４であった。この積層フィルムに
法線方向から入射する光の内、ｙ軸方向に振動する成分
はそのままフィルムを透過する。ところがｘ軸方向に振
動する成分は、ＰＥＮ層とｃｏＰＥＮ層が、ある一定の
条件を満たす場合に限って、反射される。その条件と
は、ＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）と、ｃｏＰ
ＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）の和が光の波長の
２分の１に等しいことである。もちろん、この条件は単
波長の光に対してしか満たすことが出来ないため、ある
色の光に対してのみ偏光能が生じる。そこで可視光の広
い波長範囲にわたって偏光能を示すよう、様々な光路長
を有するＰＥＮ層とｃｏＰＥＮ層を組み合わせて、反射
型偏光板を構成する。

【００２１】図３は、実施例１で利用した反射型偏光板
の偏光特性を示す図である。図の横軸は光の波長、縦軸
は反射率であって、図２のｘ軸方向に振動する光の反射
率を３０１に、ｙ軸方向に振動する光の反射率を３０２
に示した。ほぼ可視光の全域にわたって偏光能を示す
が、特に緑〜赤色光に対する偏光度が高くなるよう設計
している。可視光全体に対する偏光度は９８．５％、後
述する光源の輝度が最大となる波長６４５ｎｍにおける
偏光度は９９．９１％である。

【００２２】なお反射型偏光板としては、以上述べたよ
うな複屈折性の誘電体多層膜の他に、コレステリック相
を呈する液晶ポリマーを利用することもできる。これは
所定の円偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過
する機能を有する。これを４分の１波長板と組み合わせ
ると、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成
分を透過する機能を持つ。このような反射型偏光板の詳
細については、特開平８−２７１８３７号公報に開示さ
れている。またこのような反射型偏光板は、Ｍｅｒｃｋ
社からＴｒａｎｓＭａｘ（商品名）という名称で発売さ
れており、一般に入手可能である。

【００２３】再び図１に戻って、各構成要素についての
説明を続ける。半光吸収板１１０としては、灰色の半透
明フィルムが利用できる。灰色の半透明フィルムとして
は、可視光の全波長範囲の光に対して１０％以上８０％
以下、より好ましくは５０％以上７０％以下の透過率を
有する散乱性のフィルムが適している。このようなフィ
ルムは、例えば（株）辻本電機製作所から光拡散フィル
ムＤ２０２（商品名）という名称で発売されている。ま
た部分的に透明な光吸収フィルム、つまり肉眼では観察
できない直径数μｍの微細な穴を多数設けた黒色フィル
ム等も利用できる。また吸収型偏光板を反射型偏光板１
０９と軸をずらして配置しても良い。

【００２４】導光板１１１としては、透明なアクリル板
に白色顔料を印刷したものや、同じく透明なアクリル板
の片面に微細な穴（あるいは突起）を多数設けたものが
利用できる。必要に応じて、導光板に隣接して光拡散板
や集光板、反射板等を備えても良い。

【００２５】光源１１２としては、ＬＥＤ（発光ダイオ
ード）や冷陰極管が利用できる。特に、反射型表示と異
なる色に発光する光源が好ましい。図４は様々なＬＥＤ
ランプが発する光の分光特性を示す図である。図４にお
いて、横軸は光の波長、縦軸は発光強度（任意単位）で
ある。実施例１においては、赤色光４０１を発するＧａ
ＡｌＡｓ系のＬＥＤを利用した。

【００２６】本発明で利用されるバックライトは、要は
外光の反射が少なければ良い。図１の半光吸収板１１
０、導光板１１１、光源１１２の構成は、その一例であ
る。その他にも、例えば半光吸収板を設けずに導光板の
裏に光吸収板を設けるような構成であっても良い。また
透明状態あるいは暗い散乱状態から発光するように設計
されたＥＬランプを利用すればもっと簡単な構成で済
む。

【００２７】次に本発明の半透過反射型液晶装置の表示
原理について説明する。図５において５０１は吸収型偏
光板、５０２は位相差フィルム、５０３は上側ガラス基
板、５０４は下側ガラス基板、５０５は反射型偏光板、
５０６は光源、５０７は非選択領域の液晶、５０８は選
択領域の液晶である。

【００２８】まず光源５０６が発光していない場合、即
ち反射型表示の場合を考える。上方より入射した外光５
１１、５１２は、吸収型偏光板５０１によって直線偏光
に変換される。その後、位相差フィルムと液晶セルによ
って様々に変調されるが、反射型偏光板に入射する際に
は、ほぼ直線偏光に戻る。但し液晶セルの非選択領域を
通過した光と選択領域を通過した光とでは、その直線偏
光は互いに直交している。そこで非選択領域を通過した
光を反射し、選択領域を通過した光を透過するよう、あ
らかじめ反射型偏光板を配置しておく。非選択領域で
は、反射型偏光板を反射した直線偏光が、先程と同じ経
路を通って上方に出射するため、明表示となる。一方選
択領域では、反射型偏光板を透過した直線偏光が、光源
あるいはその前後の光吸収板で吸収されるため、暗表示
となる。

【００２９】次に光源５０６が発光している場合、即ち
透過型表示の場合を考える。半透過反射型液晶装置で透
過型表示を行う状況では、周囲が十分に暗いと考えられ
るから、外光５１１、５１２は無視できる。光源５０６
から発せられた光は、反射型偏光板によって一方の直線
偏光が反射され、残りの直線偏光が透過する。透過した
直線偏光は反射型表示と同じ経路を通って、明〜暗の表
示を行う。反射した直線偏光は光源あるいはその前後の
光吸収板により吸収され失われるが、従来の半透過反射
型液晶装置でも吸収型偏光板により半分の光量が失われ
るので、半透過反射板が無い分だけ本発明の方が光源の
利用効率が良い。

【００３０】さて、ここで反射型表示で反射型偏光板を
反射した直線偏光と、透過型表示で反射型偏光板を透過
した直線偏光は、互いに直交している。従って、反射型
表示と透過型表示とでは、表示の明暗が反転する。外光
が無視できない程度に明るいと、両者が混じり合って表
示が見えにくくなることがある。このような場合にも、
光源の色が液晶セルの反射型表示色と大きく違っている
場合には、外光が透過型表示を損なうことが少ない。

【００３１】さて以上述べた半透過反射型液晶装置にお
いては、反射型表示と透過型表示で良好な特性を両立さ
せることが難しい。特に、透過型表示における高コント
ラスト確保は大きな課題である。

【００３２】このような課題が生じる原因は、次のよう
に考えられる。先の表示原理の説明において「外光５１
１、５１２が、反射型偏光板に入射する際には、ほぼ直
線偏光に戻る」旨を述べたが、実は完全な直線偏光に戻
すことは難しく、多くの場合、長細い楕円偏光にしかな
らなかった。特に可視光の全波長にわたって、また選択
領域でも非選択領域でも直線偏光にすることは、事実上
不可能であった。

【００３３】従来の半透過反射型液晶装置では、反射型
表示で高いコントラストが取れるように、選択領域を通
過した光の内、人間の目の視感度が高い波長の光が、直
線偏光になるように、液晶や偏光板の条件を設定してい
た。半透過反射板を用いる構成では、これでも良かっ
た。反射型表示でも透過型表示でも選択領域が黒表示で
あることに変わりはなく、選択領域を暗くしておけばコ
ントラストが確保できたからである。ところが反射型偏
光板を用いる本発明の構成では、反射型表示と透過型表
示で表示が反転するため、両者で高コントラストを維持
することは難しい。

【００３４】そこで、本発明では次のような工夫をし
た。まず光源に色をつけることである。実施例１では赤
色ＬＥＤを採用した。そうして、反射型表示では白色
光、特に視感度の高い緑色光に適した設計を行い、透過
型表示では光源色、この場合は赤色光に適した設計を行
ったことである。光源色の波長範囲が限られていれば、
それに応じた、液晶、位相差板、偏光板の設計を行うこ
とは可能で、反射型偏光板に入射する前に直線偏光に戻
す（つまり高コントラストを得る）ことは可能である。
また原理上、高い偏光度が取りにくい反射型偏光板も、
波長範囲が限られていれば９９％以上の高偏光度が実現
できる。

【００３５】具体的な液晶セルの条件を紹介する。まず
図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折
率と層厚の積）を１．００μｍ、位相差フィルム１０２
のリターデーションを０．６５μｍに設定した。図６は
各軸の関係を示す図であり、６０１は吸収型偏光板１０
１の偏光軸（透過軸）、６０２は位相差フィルムの遅相
軸（延伸軸）、６０３は上側ガラス基板のラビング軸、
６０４は下側ガラス基板のラビング軸、６０５は反射型
偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、６０１が６
０２と成す角度６１１を右３２度に、６０２が６０３と
成す角度６１２を左７７度に、６０４が６０３となす角
度、即ち液晶のねじれ角６１３を左２４０度に、６０５
が６０４となす角度６１４を左４６度に設定した。

【００３６】図７は、実施例１の半透過反射型液晶装置
の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図で
ある。ここで７０１は非選択領域の反射光、７０２は選
択領域の反射光の分光特性である。なお縦軸は同じ液晶
と偏光板を互いに軸が平行になるよう配置したものの反
射率を１００％に規格化した。

【００３７】光源１１２の最大強度波長は図４の４０１
に示したように６４５ｎｍであったが、ちょうどこの波
長で非選択領域の反射率７０１がほぼ１００％になる。
この波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した
後の偏光状態は、楕円率（楕円の長軸と短軸の長さの
比）が０．０８という極めて直線偏光に近い楕円偏光で
あった。従って、逆に透過型表示の際には十分に暗くな
り、１：１４０という高いコントラストが得られた。一
方人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍでは、選
択領域の反射率７０２がほぼ１％になっている。この波
長の光が上方から入射し、選択領域を通過した後の偏光
状態は、楕円率０．２２という比較的直線偏光に近い楕
円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、反射型
表示としては高い１：２１というコントラストが得られ
た。

【００３８】このように本発明の半透過反射型液晶装置
では、反射型表示と透過型表示の両方で高いコントラス
トを得ることが出来た。また反射型表示の際は白地に黒
の表示、透過型表示の際には黒地に赤の表示となり、明
暗が反転しているが、光源が着色しているために、外光
が無い場合はもちろん、外光がある場合にも、鮮やかな
透過型表示が出来た。

【００３９】（実施例２）実施例２の半透過反射型液晶
装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液
晶装置の構造と変わらない。但し光源として、図４で示
した、緑色光４０２を発するＺｎＳｅ系のＬＥＤを利用
した。従って、反射型表示においても透過型表示におい
ても緑色光で液晶セル条件を最適化した。

【００４０】具体的な液晶セルの条件を説明する。まず
図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折
率と層厚の積）を０．８６μｍ、位相差フィルム１０２
のリターデーションを０．５８μｍに設定した。図６は
各軸の関係を示す図であり、６０１は吸収型偏光板１０
１の偏光軸（透過軸）、６０２は位相差フィルムの遅相
軸（延伸軸）、６０３は上側ガラス基板のラビング軸、
６０４は下側ガラス基板のラビング軸、６０５は反射型
偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、６０１が６
０２と成す角度６１１を右２８度に、６０２が６０３と
成す角度６１２を左７８度に、６０４が６０３となす角
度、即ち液晶のねじれ角６１３を左２４０度に、６０５
が６０４となす角度６１４を左４５度に設定した。

【００４１】図８は、実施例２の半透過反射型液晶装置
の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図で
ある。ここで８０１は非選択領域の反射光、８０２は選
択領域の反射光の分光特性である。

【００４２】光源の最大強度波長は図４の４０２に示し
たように５５０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非
選択領域の反射率８０１がほぼ１００％になる。この波
長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の偏
光状態は、楕円率０．０５という極めて直線偏光に近い
楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には透
過率が十分に下がり、１：３６０という高いコントラス
トが得られた。また人間の視感度が最も高い光の波長５
５０ｎｍで、選択領域の反射率８０２がほぼ０％になっ
ている。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通
過した後の偏光状態は、楕円率０．１０という直線偏光
に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際に
も、１：３３という高いコントラストが得られた。

【００４３】（実施例３）実施例３の半透過反射型液晶
装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液
晶装置の構造と本質的に変わらない。但し光源として、
図４で示した、青色光４０３を発するＳｉＣ系のＬＥＤ
を利用した。従って、反射型表示においては視感度の高
い緑色光で、また透過型表示においては光源の青色光で
液晶セル条件を最適化した。

【００４４】まず偏光板であるが、図１の吸収型偏光板
１０１は、いわゆる高偏光度タイプのものを利用すれば
可視光の全波長領域で９５％以上の偏光度を得ることが
出来る。ところが反射型偏光板１０９は可視光の全波長
領域で高い偏光度を確保することが難しい。そこで実施
例３で利用した反射型偏光板は、特に青〜緑色光に対す
る偏光度が高くなるよう設計している。この反射型偏光
板の可視光全体に対する平均偏光度は９７％、ＬＥＤの
輝度が最大となる波長４５０ｎｍにおける偏光度は９
８．１％である。

【００４５】次に位相差フィルム１０２であるが、ここ
では青〜緑の広い波長範囲でＳＴＮの色補償が必要であ
るため、単純な一軸延伸フィルムではなく、ねじれ配向
した高分子液晶フィルムを採用した。

【００４６】具体的な液晶セルの条件を説明する。まず
図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折
率と層厚の積）を１．００μｍ、位相差フィルム（ねじ
れ高分子液晶フィルム）１０２のリターデーションを
１．００μｍに設定した。図９は各軸の関係を示す図で
あり、９０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過
軸）、９０２は位相差フィルム（ねじれ高分子液晶フィ
ルム）の上面における配向軸９０３は位相差フィルムの
下面における配向軸、９０４は上側ガラス基板のラビン
グ軸、９０５は下側ガラス基板のラビング軸、９０６は
反射型偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、９０
１が９０２と成す角度９１１を左４５度に、９０３が９
０２と成す角度、即ち位相差フィルムのねじれ角９１２
を右２４０度、９０３が９０４となす角度９１３を左９
０度に、９０５が９０４となす角度、即ち液晶のねじれ
角９１４を左２４０度に、９０６が９０５となす角度９
１５を右９０度に設定した。

【００４７】図１０は、実施例３の半透過反射型液晶装
置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図
である。ここで１００１は非選択領域の反射光、１００
２は選択領域の反射光の分光特性である。

【００４８】光源の最大強度波長は図４の４０３に示し
たように４５０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非
選択領域の反射率１００１がほぼ１００％になる。この
波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の
偏光状態は、楕円率０．０２という極めて直線偏光に近
い楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には
透過率が十分に下がり、１：８１０という高いコントラ
ストが得られた。また人間の視感度が最も高い光の波長
５５０ｎｍで、選択領域の反射率１００２がほぼ０％に
なっている。この波長の光が上方から入射し、選択領域
を通過した後の偏光状態は、楕円率０．１７という直線
偏光に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際
にも、１：２７という高いコントラストが得られた。

【００４９】（実施例４）実施例４の半透過反射型液晶
装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液
晶装置の構造と本質的に変わらない。但し光源として、
図４で示した、黄色光４０４を発するＧａＰ系のＬＥＤ
を利用した。従って、反射型表示においては視感度の高
い緑色光で、また透過型表示においては光源の黄色光で
液晶セル条件を最適化した。

【００５０】図１の液晶層１０５は９０度ねじれたネマ
チック液晶組成物から成る。即ちＴＮ（ツイステッド・
ネマチック）モードを利用した。一般にＴＮモードは旋
光性を利用しており、直線偏光が液晶のねじれに沿って
回転するように言われているが、正確にはそうではな
い。特によく利用されるリターデーションが小さい条件
では、楕円偏光に変換される。そこで、実施例４でも実
施例１と同様な位相差フィルムを用いて直線偏光に変換
する。なお反射型偏光板１０９も実施例１と同様のもの
を利用した。

【００５１】具体的な液晶セルの条件を説明する。まず
図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折
率と層厚の積）を０．５６μｍ、位相差フィルム（ねじ
れ高分子液晶フィルム）１０２のリターデーションを
０．０５μｍに設定した。図１１は各軸の関係を示す図
であり、１１０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過
軸）、１１０２は位相差フィルムの遅相軸（延伸軸）、
１１０３は上側ガラス基板のラビング軸、１１０４は下
側ガラス基板のラビング軸、１１０５は反射型偏光板の
偏光軸（反射軸）である。ここで、１１０１が１１０２
と成す角度１１１１を左８度に、１１０２が１１０３と
なす角度１１１２を右１２度に、１１０４が１１０３と
なす角度、即ち液晶のねじれ角１１１３を左９０度に、
１１０５が１１０４となす角度１１１４を右１１度に設
定した。

【００５２】図１２は、実施例３の半透過反射型液晶装
置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図
である。ここで１２０１は非選択領域の反射光、１２０
２は選択領域の反射光の分光特性である。

【００５３】光源の最大強度波長は図４の４０４に示し
たように５８０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非
選択領域の反射率１２０１がほぼ１００％になる。この
波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の
偏光状態は、楕円率０．１８という直線偏光に近い楕円
偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には透過率
が十分に下がり、１：２８というコントラストが得られ
た。また人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍ
で、選択領域の反射率１２０２がほぼ０％になってい
る。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通過し
た後の偏光状態は、楕円率０．０８という直線偏光に近
い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、
１：４１という高いコントラストが得られた。

【００５４】（実施例５）本発明の請求項７記載の電子
機器の例を３つ示す。

【００５５】実施例２から実施例５で述べた半透過反射
型液晶装置は、反射型表示でも透過型表示でも、明るく
コントラストが高いという特徴を有する。従って、これ
らの半透過反射型液晶装置は、あらゆる環境で用いら
れ、しかも低消費電力を必要とされる携帯機器に最も適
している。特に液晶装置の前面にタッチ・キーを備える
用途、あるいはカラーフィルタを備えてカラー表示を行
う用途といった明るい表示が要求される場合に適してい
る。

【００５６】図１３（ａ）は携帯電話であり、本体１３
０１の前面上方部に表示部１３０２が設けられる。携帯
電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。
特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は
大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消
費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助
光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置
でなければならない。本発明の半透過反射型液晶装置
は、従来の半透過反射型液晶装置の２〜３倍明るい反射
型表示が可能であるという特徴がある。

【００５７】図１３（ｂ）はウォッチであり、本体１３
０３の中央に表示部１３０４が設けられる。ウォッチも
あらゆる環境で利用されるため、半透過反射型液晶装置
が適している。ウォッチ用途における、もう一つ重要な
観点は、ファッション性である。本発明の半透過反射型
液晶装置は、反射型表示の際には通常と同じ白地に黒文
字の表示であるが、透過型表示の際には黒文字の部分を
光源色に光らせることができる。このような表示はかつ
てなかったもので、単に目新しいのみならず、光源色の
選択次第で様々なイメージの表示が演出できる。

【００５８】図１３（ｃ）は携帯情報機器であり、本体
１３０５の上側に表示部１３０６、下側に入力部１３０
７が設けられる。ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉ
ｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）も携帯情報機器の一種で
ある。携帯性を重視するこのようなＰＣには反射型表示
が適しているが、机上で固定して使う場合も考えて、透
過型表示も出来た方が望ましい。しかしながら従来の半
透過反射型液晶装置は、タッチ・キーと組み合わせるこ
とを勘案すると、表示が暗すぎた。このような用途に
も、本発明の半透過反射型液晶装置が適している。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半透過反射
型液晶装置は、反射型表示でも透過型表示でも、明るく
コントラストが高い半透過反射型液晶装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施
例４における半透過反射型液晶装置の構造の要部を示す
図である。

【図２】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装
置で用いた反射型偏光板の構成を示す図である。

【図３】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装
置で用いた反射型偏光板の偏光特性を示す図である。

【図４】本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施
例４における半透過反射型液晶装置で用いたＬＥＤラン
プが発する光の分光特性を示す図である。

【図５】本発明の半透過反射型液晶装置の表示原理を示
す図である。

【図６】本発明の実施例１及び実施例２における半透過
反射型液晶装置の、各軸の関係を示す図である。

【図７】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装
置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図
である。

【図８】本発明の実施例２における半透過反射型液晶装
置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図
である。

【図９】本発明の実施例３における半透過反射型液晶装
置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図
である。

【図１０】本発明の実施例３における半透過反射型液晶
装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す
図である。

【図１１】本発明の実施例４における半透過反射型液晶
装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す
図である。

【図１２】本発明の実施例４における半透過反射型液晶
装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す
図である。

【図１３】本発明の実施例５における電子機器の、外観
を示す図である。（ａ）携帯電話、（ｂ）ウォッチ、
（ｃ）携帯情報機器。

【図１４】従来の半透過反射型液晶装置の構造の要部を
示す図である。

【符号の説明】

１０１吸収型偏光板１０２位相差フィルム１０３上側ガラス基板１０４透明電極１０５液晶層１０６シール部１０７下側ガラス基板１０８光散乱板１０９反射型偏光板１１０半光吸収板１１１導光板１１２光源２０１光弾性率が大きい材料の層２０２光弾性率が小さい材料の層２０３直交座標系、ｘ軸方向が延伸方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、所定の直線偏光成分を吸収し
残りの偏光成分を透過する吸収型偏光板と、透明電極を
備えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る液晶セル
と、所定の直線偏光成分を反射し残りの偏光成分を透過
する反射型偏光板と、光源とを備え、これらを前記の順
に配置した半透過反射型液晶装置であって、前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルの非選択
領域を通過した光が、少なくとも前記光源の最大強度波
長において、概ね直線偏光状態にあることを特徴とする
半透過反射型液晶装置。
【請求項２】請求項１記載の半透過反射型液晶装置であ
って、前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルの
選択領域を通過した光が、少なくとも波長５５０ｎｍに
おいて、概ね直線偏光状態にあることを特徴とする半透
過反射型液晶装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の半透過反射
型液晶装置であって、前記吸収型偏光板と反射型偏光板
の間に、前記液晶組成物の他に少なくとも１枚の光学的
異方体を備えたことを特徴とする半透過反射型液晶装
置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３記載の半透過反射型
液晶装置であって、前記液晶組成物が液晶セル内で１８
０度以上２７０度以下ねじれた配向をしていることを特
徴とする半透過反射型液晶装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４記載の半透過反射型
液晶装置であって、前記反射型偏光板が前記光源の最大
強度波長において９５％以上９９．９５％以下の偏光度
を有することを特徴とする半透過反射型液晶装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５記載の半透過反射型
液晶装置であって、前記光源の最大強度波長が、緑色以
外の光の波長であることを特徴とする半透過反射型液晶
装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６記載の半透過反射型
液晶装置を、表示部として備えたことを特徴とする電子
機器。